细胞生物学复习题.doc
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1、. .第二章细胞基本知识概要1 比较原核细胞和真核细胞的基本结构和基本生命活动的特点答:要 点原 核 细 胞真 核 细 胞细胞核无膜包围,称为拟核有双层膜包围染色体形状数目组成DNA序列环状DNA分子一个基因连锁群DNA裸露或结合少量蛋白质无或很少重复序列核中的为线性DNA分子; 线粒体和叶绿体中的为环状DNA分子 两个或多个基因连锁群 核DNA同组蛋白结合,线粒体和叶绿体中的DNA裸露有重复序列基因表达RNA和蛋白质在同一区间合成RNA在核中合成和加工; 蛋白质在细胞质中合成细胞分裂二分或出芽有丝分裂或减数分裂 膜无独立的内膜有, 分化成细胞器细胞骨架无普遍存在呼吸作用和光合作用酶的分部质
2、膜线粒体和叶绿体(植物)核糖体70S(50S30S)80S(60S40S)生物膜系统的分化与演变:真核细胞以生物膜分化为基础,分化为结构更精细、功能更专一的基本单位细胞器,使细胞内部结构与职能的分工是真核细胞区别于原核细胞的重要标志;遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化:由于真核细胞结构与功能的复杂化,遗传信息量相应扩增,即编码结构蛋白与功能蛋白的基因数首先大大增多;遗传信息重复序列与染色体多倍性的出现是真核细胞区别于原核细胞的一个重大标志。遗传信息的复制、转录与翻译的装置和程序也相应复杂化,真核细胞内遗传信息的转录与翻译有严格的阶段性与区域性,而在原核细胞内转录与翻译可同时进行。2 为什么说支
3、原体可能是最小最简单的细胞存在?答:支原体的的结构和机能极为简单:细胞膜、遗传信息载体DNA与RNA、进行蛋白质合成的一定数量的核糖体以及催化主要酶促反应所需要的酶。这些结构及其功能活动所需空间不可能小于100nm。因此作为比支原体更小、更简单的细胞,又要维持细胞生命活动的基本要求,似乎是不可能存在的,所以说支原体是最小、最简单的细胞。3 论证病毒与细胞不可分割的关系答:病毒的主要生命活动必须在细胞内才能表现出来,在宿主细胞内复制繁殖。病毒自身没有独立的代谢u能量转化系统,必须利用宿主细胞结构、“原料”、能量与酶系统进行增殖。病毒是彻底的寄生者,离不开细胞。从进化的角度看,病毒可能是细胞在特定
4、条件下“扔出”的一个“病毒基因组”或者具有复制和转录能力的mRNA,这些游离的基因组只有回到它们原来的细胞内环境中才能进行复制和转录。第四章细胞质膜生物膜:把细胞所有膜相结构称为生物膜。膜蛋白:连接在细胞膜上的具有功能的蛋白质,包括内在膜蛋白、外在膜蛋白、脂锚定膜蛋白。膜脂:生物膜的基本组成成分。膜内在蛋白:整合蛋白可能全为跨膜蛋白(tansmembrane proteins),为两性分子,疏水部分位于脂双层内部,亲水部分位于脂双层外部。由于存在疏水结构域,整合蛋白与膜的结合非常紧密,只有用去垢剂(detergent)才能从膜上洗涤下来,如离子型去垢剂SDS,非离子型去垢剂Triton-X10
5、0。外周蛋白:为水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合,易分离。脂质体:是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的而制备的人工膜去垢剂:一端亲水另一端疏水的小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。膜骨架:细胞质膜下与膜蛋白相连的、由纤维蛋白组成的网架结构,它参与细胞质膜形状的维持,协助质膜完成多种生理功能。1 说明生物膜的化学组成、基本结构特征及其生理功能答:化学组成:1.磷脂分子以疏水尾部相对,极性头部朝外,形成磷脂双分子层,组成生物膜的基本骨架。2.蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面,蛋白具有方向性和分布的不对称性。3.生物膜具有流动
6、性。结构特征:膜的流动性;膜的不对称性。生理功能:提供酶的附着位点等等。2 膜内在蛋白以什么方式与膜脂结合?答:1.膜蛋白的跨膜结构域与脂双分子层的疏水核心的相互作用。 2.跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基于磷脂分子带负电荷的极性头形成离子键,或带负电的氨基酸参加通过钙离子和镁离子等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。 3 生物膜的结构模型有哪些?答:XX治模型、单位膜模型、流动镶嵌模型4影响膜脂流动性的主要因素有哪些?为什么?(脂分子,脂与蛋白分子的相互作用,温度,环境)答:1.脂肪酸链长和不饱和度,链越短、不饱和程度越大,流动性越大。 2.温度,相变温度。 3.动物细胞中胆固醇的调节作
7、用。5怎样证明膜的流动性?(用什么实验?)答:荧光抗体免疫标记实验、荧光漂白恢复实验。P92 6为什么说生物膜具有不对称性?答:膜脂分布的不对称性表现在:膜脂双分子层内外层所含脂类分子的种类不同;脂双分子层内外层磷脂分子中脂肪酸的饱和度不同;脂双分子层内外层磷脂所带电荷不同;糖脂均分布在外层脂质中。膜蛋白的不对称性表现在:糖蛋白的糖链主要分布在膜外表面;膜受体分子均分布在膜外层脂质中;腺苷酸环化本科分布在膜内表面。 膜蛋白的不对称性:每种膜蛋白分子在质膜上都具有确定的方向性:与质膜相关的酶促反应也都发生在膜的膜某一侧面。7比较质膜、内膜和生物膜在概念上的异同。答:生物膜包括质膜和内膜。质膜指的
8、是细胞膜与外界环境相连,内膜指的是细胞膜和核膜。 8 红细胞骨架的基本结构与功能是什么?答:膜骨架蛋白主要成分包括:血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白和带4.1蛋白。P97 功能:膜骨架复合体与质膜蛋白的相互作用实现红细胞质膜的刚性和韧性,维持红细胞膜的形态。第五章名词解释:离子泵:细胞膜中存在的能对某些离子进行主动运转的载体蛋白,具有酶的活性,可通过水解ATP获得能量,逆浓度梯度运载某些离子进出细胞。钾钠泵:在ATP之间功能的情况下,逆浓度运载钠和钾的载体蛋白,由a和B两亚基构成,通过a亚基天冬氨酸残基上的磷酸化和去磷酸化构象的变化。以实现钾和钠离子的排出与进入。钙泵:一种P-型离子泵,在肌细胞的肌
9、质网膜上利用ATP释放的能量讲钙离子从细胞质基质泵到肌质网中。质子泵:利用ATP磷酸化发生构象的改变来转移质子。胞吐作用:将细胞的分泌泡或其膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞。胞吞作用:通过细胞质膜内吞形成泡囊,将外界物质裹进入并输出细胞的过程。胞饮作用:若胞吞物为液体,形成的囊泡较小。吞噬作用:若胞吞物为大的颗粒性物质,形成的囊泡较大。被动运输:是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。主动运输:是由载体蛋白所介导的物质逆浓度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜转运的方式。简单扩散:小分子的热运动,指分子从膜的一侧通过细胞质膜进入另一侧,其结果是分子沿着浓度梯度
10、降低的方向转运。协助扩散:是各种极性分子和无机离子顺浓度梯度或电化学梯度的跨膜转运,该过程不需要细胞提供能量。协同运输:是由一类Na+-K+泵(或H+泵)与载体蛋白协同作用,靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式。载体蛋白:识别结合特异性底物后通过构象变化实现物质的转移。通道蛋白:通道蛋白是一类横跨细胞膜,能使适宜大小的分子及带电荷的分子通过简单的自由扩散运动, 从质膜的一侧转运到另一侧的蛋白质。1 主动运输与被动运输的特点及生物学意义 (1).特点: 动运输包括简单扩散和载体介导的协助扩散,运输方式是由高浓度到低浓度,顺浓度梯度。运输的动力来自于物质的浓度梯度,不需要细胞代谢提供能量。主动运输
11、是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度(由低浓度的一侧向高浓度的一侧)进行跨膜转运的方式,需要与种释放能量的过程相藕联。(2)生物学意义 被动运输在不需要能量的情况下,借助浓度梯度,保证了物质的运输。主动运输可以产生并维持膜两侧不同物质特定的浓度,对某种带电荷的离子来说,就形成了膜两侧的电位差,在神经、肌肉等可兴奋的细胞中,主动运输是化学信号和电信号引起的兴奋传递的重要方式。主动运输还能通过胞吞和胞吐作用完成大分子的运输。2钠钾泵的工作原理及生物学意义工作原理:钠钾泵即钠离子、钾离子ATP酶,一般认为是由2个大亚基、2个小亚基组成的四聚体。钠离子、钾离子ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程
12、发生构象的变化,导致与钠离子、钾离子的亲和力发生变化变化。在膜内侧钠离子与酶结合,激活ATP酶活性,使ATP分解,酶被磷酸化,构象发生变化,于是与钠离子结合的部位转向膜外侧。这种磷酸化的酶对钠离子的亲和力低,对钾离子的亲和力高,因此在膜外侧释放钠离子,而与钾离子结合。钾离子与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化,酶的构象恢复原状,于是与钾离子结合的部位转向膜内侧,钾离子与酶的亲和力降低,使钾离子在膜内被释放,而又与钠离子结合。其总的结果是每一循环消耗一个ATP,转运出三个钠离子,转进两个钾离子。生物学意义:(1).维持低钠离子高钾离子的细胞内环境;(2)维持细胞的体态特征;(3)维持细胞膜的跨膜静息电
13、位。 3动物细胞、植物细胞应付低渗膨胀的机制 动物细胞通过泵出离子维持细胞内低浓度溶质,如钠钾泵、钙泵等;植物细胞依靠细胞壁避免膨胀和破裂,从而耐受较大的跨膜渗透差异;原生动物通过收缩定时排出进入细胞的过量的水而避免膨胀。 4胞饮作用和吞噬作用的异同异:(1)胞吞泡的大小不同,胞饮泡直径一般小于150nm,而吞噬泡直径往往大于250nm;(2)所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶液和分子,而大的颗粒性物质则主要通过特殊的吞噬细胞摄入的,前者是一个连续发生的过程,后者首先需要被吞噬物与细胞表面结合并激活细胞表面受体,因此是一个信号触发过程;(3)胞吞泡形成机制不同,胞饮作用需要网格蛋白形成包被
14、、接合素蛋白连接,吞噬作用需要微丝及其结合蛋白的参与。同:均是细胞完成大分子物质与颗粒性物质运输的方式;均要通过膜的内部并形成胞吞泡;胞吞泡的形成均有蛋白质的参与。 5 组成型胞吐作用和调节型胞吐作用的特点和生物学意义 胞吐作用是将细胞内的分泌泡或其他膜泡中的物质通过细胞膜运出细胞的过程。根据其过程是否连续将其分为组成型胞吐途径和调节型胞吐途径。组成型胞吐途径是指细胞从高尔基体反面管网区分泌的囊泡向质膜流动并与之融合的稳定过程。新合成的囊泡膜的蛋白和膜类脂不断供应质膜更新,确保细胞分裂前质膜的生化功能,囊泡内可溶性蛋白分泌到细胞外,有的成为质膜外周蛋白,有的形成胞外基质组分,有的作为营养成分或
15、信号分子扩散到胞外液。调节型胞吐途径是指分泌细胞产生的分泌物(如激素、消化酶等)储存在分泌胞内,当细胞受到胞外信号刺激时,分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去的过程。调节型胞吐途径存在于特殊机能的细胞中,如已知脑垂体细胞分泌肾上腺皮质激素,胰腺的腺泡细胞分泌胰蛋白酶原,这两种分泌产物均分布在各自细胞的可调节性分泌泡中,只有在相应信号刺激下向细胞外分泌,保证特殊生理功能的可调节性。第六章 细胞的能量转换线粒体和叶绿体概念呼吸链:线粒体内膜上存在多种酶与辅酶组成的电子传递链,可使还原当量中的氢传递到氧生成水。氧化磷酸化:指在呼吸链上与电子传递相耦联的由ADP被磷酸化形成ATP的酶促过程。ATP合成酶
16、:是生物体能量转换的核心酶。化学渗透假说:直接释释氧化磷酸化偶联机理的假说。该学说认为: 在电子传递过程中, 伴随着质子从线粒体内膜的里层向外层转移, 形成跨膜的氢离子梯度,这种势能驱动了氧化磷酸化反应, 合成了ATP。光反应:通过叶绿素等光合色素分子吸收、传递光能,并将光能转化为化学能,形成ATP和NADPH的过程 。暗反应:一种不断消耗ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖的循环反应 。类囊体:叶绿体基质中由单位膜围成的扁平囊。原初反应:指光合色素分子从被激发至引起第一个光化学反应为止的过程。PSI和PSII:指光合作用中光吸收的功能单位。光合电子传递链:所谓光合链是指定位在光合膜上的,
17、由多个电子传递体组成的电子传递的总轨道。 光合磷酸化:由光照引起的电子传递与磷酸化作用相耦联而生成的ATP的过程。mtDNA:指线粒体DNA,呈双链环状,与细菌的DNA相似.ctDNA:指叶绿体DNA,大小差异较大。半自主性细胞器:指受核基因组和自身基因组两套遗传系统的控制的细胞器。内共生起源学说:线粒体和叶绿体分别源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝藻。非共生起源学说:真核细胞的前身是一个进化上比较高等的好氧细菌,比原核细胞大。 3、绘图说明叶绿体的结构,从结构和功能的角度出发,说明光和磷酸化的机制。答:叶绿体有三部分组成:叶绿体膜、类囊体叶绿体基质。叶绿体膜分为内膜和外膜。外膜通透性大,含孔蛋
18、白,允许大分子物质通过。内膜是细胞质和叶绿体基质的功能屏障,仅小分子可通过。类囊体是由叶绿体内膜发展而来的扁平囊膜。其内部为类囊体腔。许多圆饼状的类囊体动态有序叠置成垛,称为基粒。基质的主要成分是可溶性蛋白质和其他代谢活跃物质。光合磷酸化是指有光照所引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。其作用机制为:在类囊体膜中,光合链的各组分按一定的顺序排列,城不对称分布。当两个光系统发生原初反应时,类囊体腔中的水分子发生裂解,释放出氧分子、质子和电子,引起电子从水传递到NADP+的电子流。在电子传递过程中,Cyt b6f复合物起质子泵的作用,将H+从叶绿体基质泵到类囊体中,水裂解所产生的H+
19、也留在类囊体腔,使腔内H+浓度增加,在类囊体膜两侧建立质子梯度,从而推动H+通过膜中的CF0而到膜外的CF1发生磷酸化作用,使ADP与Pi形成ATP。CF1在类囊体的基质侧,所以新合成的ATP立即被释放到基质中。同样,光系统I所形成的NADPH也在基质中,这样光合作用的光反应产物ATP和NADPH都处于基质中,便于被随后的叶绿体基质中进行的碳同化反应所利用。4、由核基因编码,在细胞质核糖体上合成的蛋白质是如何运送到线粒体的功能部位的?答:由核基因编码,在细胞质核糖体上合成的前体蛋白质由成熟形式的蛋白质和N端的前导肽共同组成。导肽的结构特征有:含有丰富的带正电荷的碱性氨基酸。羟基氨基酸如丝氨酸含
20、量较高。几乎不含带负电荷的酸性氨基酸。形成既具有亲水性又有疏水性的a螺旋结构。前导肽不仅含有识别线粒体的信息,并且有牵引蛋白质通过线粒体膜进行运送的功能。运送过程为:前体蛋白质被线粒体表面的受体识别,该过程需要位于外膜上的GIP蛋白参与。前体蛋白在跨膜运送之前需要解折叠为松散结构,以利于跨膜运输。前体蛋白通过内膜后,其前导肽被基质中的线粒体加工肽酶MPP和加工增强性蛋白PEP两种酶水解,并同时重新卷曲折叠为成熟的蛋白质分子。蛋白质的折叠与解折叠都需要分子伴侣的参与。5、电子传递链与氧化磷酸化之间的关系氧化磷酸化是好氧生物产能代谢的最终步骤,线粒体是真核生物进行氧化磷酸化的细胞器,而电子传递链各
21、组分和ATP合酶均分布在内膜上,并且伴随e传递形成的H+跨膜梯度是所有生物氧化反应中所获能量的储库 。6、内共生起源学说和非共生起源学说的主要论点及实验证据内共生起源学说与非共生起源学说的主要论点及实验证据线粒体和叶绿体起源于古代细菌内共生的证据如下:线粒体和叶绿体都含有DNA,这些DNA与细胞核中的很不同,却类似细菌的DNA(环状及其大小)。线粒体具有和真核宿主细胞不同的遗传密码,这些密码与细菌和古菌中的很类似。它们被两层或更多的膜所包被,其中最里面一层的成分与细胞中其它膜的都不同,而更接近于原核生物的细胞膜。新的线粒体和叶绿体只能通过类似二分裂的过程形成。在一些藻类以及眼虫中,可以用药物或
22、长时间缺乏光照来破坏叶绿体而同时不影响细胞。这种情况下,叶绿体不能够再生。叶绿体的很多内部结构和生物化学特征,如类囊体的存在和某些叶绿素和蓝藻很接近。对细菌、叶绿体和真核生物基因组构件的系统发生树同样支持了叶绿体与蓝藻更接近。DNA序列分析和系统发生学表明了核DNA包含了一些可能来源于叶绿体的基因。一些核中编码的蛋白被转运到细胞器中,而线粒体和叶绿体的基因组相对于其它生物来说都小得多。这和内共生物形成后越来越依赖真核生物宿主相一致。叶绿体存在于很多完全不同的原生生物中,这些生物普遍和不包含叶绿体的原生生物更接近。这表明了,如果叶绿体起源于细胞的一个部分,很难解释他们多次起源而互相又非常接近。细
23、胞器的大小与细菌相当。细胞器的核糖体和细菌相似,细菌的核糖体是70S,线粒体的核糖体是55S。非共生起源学说:认为真核细胞的前身是一个进上比较高等的好氧细菌,它比典型的原核细胞大,这样就要逐渐增加呼吸作用的膜表面。开始是通过细菌细胞膜的内陷,扩X和分化(形成的双层膜分别将基因组包围在其中),后形成了线粒体和叶绿体和细胞核的雏形。成功之处:解释了真核细胞核被膜的形成与演化的渐进过程。不足之处:实验证验不多;无法解释为何线粒体,叶绿体与细菌在DNA分子结构和蛋白质合成性能上有那么多相似之处;对线粒体和叶绿体的DNA酶,RNA酶和核糖体的来源也很难解释。第七章:真核细胞内膜系统、蛋白分选、膜泡运输名
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